在規劃和評估冷卻水塔維修和維護計畫時，很少有冷卻水塔所有者和營運商進行徹底的經濟評估。雖然簡單的維修和改造可以以最低的費用完成，但更廣泛的冷卻水塔維護項目需要適當的規劃和經濟合理性。事實上，執行不力的經濟評估可能會造成數百萬美元的生產力損失。
過去，許多化學加工工業 (CPI) 工廠依賴直流冷卻，從當地水源或人造池塘抽取冷卻水。進水溫度取決於環境因素且無法控制，使工廠操作員完全受環境溫度條件的影響。
多年的經驗使許多操作員相信對於進水溫度無能為力。但當今的冷卻技術創新通常可以在相同的水池佔地面積和更低的泵壓頭下提供明顯更冷的水。
然而，在升級之前，應該對擬議的冷卻水塔維修和升級進行徹底的經濟分析和理由評估。正確的經濟分析有四個步驟：
1. 評估現有塔熱性能與設計熱性能。
雖然當地冷卻水塔專家的檢查和評估是確定性能缺陷的可能原因的最佳方法之一，但可以使用普遍可用的製程數據來評估塔的性能趨勢。透過繪製恆定風扇速度、水流量和熱負荷下出口冷水溫度與入口濕球溫度的關係圖來展示冷卻水塔的性能。是否需要進行正式性能測試是根據幾個因素確定的。一般來說，無論塔的年齡如何，安裝的儀表提供的溫度和流量資料越少，就越有可能需要進行正式的效能測試。
每個冷卻水塔設計為在濕球溫度、熱負荷、水流量和空氣流量的設計組合下提供特定的出口溫度 (80-95°F)。然而，該溫度僅在設計條件下預期，通常是保守選擇的，因此發生時間少於 200 小時/年。因此，在審查運行數據時，除了一年中最熱的日子外，人們應該預期看到的溫度都低於該設計點。如果不是，則塔的熱性能可能不夠。
即使是新塔也不太可能達到設計水準。根據冷卻技術研究所(CTI) 的數據，大約一半的新建冷卻水塔在2014 年通過了初始性能測試。都知道自己的測試數據。由於新塔的故障率較高，因此建議在購買新設備時始終堅持進行塔的性能測試。
2. 模擬過程對熱性能變化的反應。
儘管績效評估提供了有用的技術信息，但它們缺乏經濟分析。為了進行該分析，必須對從塔接收冷水的過程進行評估和建模。評估過程的第二步是確定較冷的水是否會對工廠績效產生可預測和可衡量的經濟影響。
通常可以透過詢問「夏季與冬季的工廠產能或營運成本是否存在差異？」來確定數量級的影響。如果答案是肯定的，那麼一些對溫度敏感的過程可能會受到冷水溫度的影響。
可以對運行數據進行簡單的迴歸分析，以產生以冷水溫度表示運行成本或輸出的數學函數。在許多工廠，這種分析已經完成。工程挑戰是利用這些知識來發現提高工廠經濟效益的方法。
這種分析通常很複雜，例如當多個製程依賴公共冷卻迴路時。在這種情況下，首先評估最關鍵或對溫度敏感的過程。最好的解決方案可能是分開冷卻迴路，並將最冷的水提供給工廠最有價值的部分。
對於每個與溫度相關的過程，應產生性能與冷水溫度的曲線。性能可以用產品產量、電力使用或與特定製程相關的任何其他關鍵性能指標來表示。根據成本差異，針對經濟影響與系統性能產生單獨的曲線。
3. 評估多種維修和升級場景以開發最佳化的解決方案。
一旦建立了經濟影響與系統性能之間的關係，下一步就是確定可以採取哪些措施來提高系統性能以及提高多少。
除了前兩個步驟中產生的曲線（現有熱性能、製程影響和經濟影響）之外，還需要添加年度天氣變化，以開發一個比較模型，預測各種冷卻水塔升級專案的財務影響和投資回報。第一個比較通常是在「原樣」效能曲線和原始設計效能曲線之間進行比較，量化效能下降的財務影響。
在某些情況下，基於每個濕球溫度的年度總和的簡單評估可能就足夠了。這些數據可供國家環境資訊中心、國家海洋暨大氣總署、國家海洋暨大氣總署的數百個天氣資料收集中心使用。 www.ncdc.noaa.gov。
如果工廠生產的產品對季節性價格波動敏感，則運行季節性績效模型更為合適。如果冷水溫度影響工廠的用電或發電，則可能需要評估夜間和白天的溫度變化。天氣數據軟體包可以提供以三小時為增量觀測到的溫度統計數據，從而使這種程度的分析成為可能。
結合塔性能曲線、製程性能曲線、經濟影響曲線和年氣象曲線，可以預測塔恢復到原設計狀態的經濟價值。
接下來，必須根據整個系統更換的影響來確定和分析恢復塔的技術選項（填充介質更換、配水系統翻新、機械部件升級）。
4. 完成建議解決方案的財務最佳化分析。
傳統上，「最佳化」冷卻水塔的選擇只是基於在設計點的持續運作來平衡初始成本與營運成本。然而，該模型既沒有考慮對製程操作的影響，也沒有考慮高於或低於設計條件的操作。一個整合模型可以對多次迭代進行計算和排名，同時考慮整個天氣範圍和操作條件，這是正確優化替換塔選擇的最佳方法。
比較冷卻水塔安裝的總體價值方程式通常應包括：
- 設備和安裝的資本成本
- 風扇和泵浦運轉的電力成本
- 水處理費用
- 維護成本（對於將購買新塔與維修/重建進行比較尤其重要）
- 較低的工作溫度可降低營運成本
執行此最佳化的第一步是確定將優化哪些財務指標。這需要推薦設備採購和升級的工程師和工廠人員了解公司對資本項目進行排序和批准的評估標準，以便提出適當優化的解決方案。
評估專案的一種方法是根據簡單的回報設定要求。簡單投資回收期是衡量專案投資回報的非常短期的指標，計算方法是將總資本支出除以年度經濟影響。簡單投資回收期是一種主要在受限環境中使用的篩選工具，很少用作排名和評估資本支出的主要指標。內部報酬率 (IRR)、現金流量淨現值 (NPV) 和經濟增加值 (EVA) 等更常見的衡量標準為長期價值提供了更有意義的資訊。
然而，經驗表明，僅優化一項措施可能不是最佳選擇。因此，在執行系統最佳化時考慮適當的財務指標至關重要。最終，「最佳」解決方案將主要取決於所需的財務成果—快速回報或最大長期價值。
由於冷水溫度和製程性能之間存在密切的相互作用，因此在全面了解冷卻水塔設計、製程操作和財務指標的情況下規劃和評估冷卻水塔升級和維修至關重要。
從本質上講，工程是一種以科學為基礎的經濟活動。雖然冷卻水塔運作的科學非常簡單，但經濟分析需要嚴格的紀律，以確保資本和維護資金產生預期的回報。許多冷卻水塔增強專案具有顯著的經濟效益，可以透過適當的經濟分析來揭示，而延遲某些維修和升級可能會給工廠帶來數百萬美元的生產力損失和過高的營運成本。
